JP2012075251A - 冷却装置および電力変換装置,車両用電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる構成の冷却器において、冷却効率を低下することなく小型で軽量な車両用電力変換装置を提供すること。
【解決手段】図1において左方向に車両が進行している場合には冷却風は左から右に流れ、進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる冷却器の構成において、中央部の発熱体の温度を低減するため均熱化ヒートパイプ4を進行方向11に平行にかつ中央で2分割した状態で埋め込むことにより中央部の発熱体の冷却効率を向上させることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】図1において左方向に車両が進行している場合には冷却風は左から右に流れ、進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる冷却器の構成において、中央部の発熱体の温度を低減するため均熱化ヒートパイプ4を進行方向11に平行にかつ中央で2分割した状態で埋め込むことにより中央部の発熱体の冷却効率を向上させることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、冷却装置に関し、特に、鉄道車両等に搭載される電力変換装置に関するものである。
従来、車両用の電気機器を冷却する冷却装置として、走行風を利用した例があるが、その冷却器において、風上と風下との温度差を低減するため冷却ブロック内にヒートパイプを埋め込む構成が、例えば特許文献1(特開2006−278923号公報)に記載されている。
上記特許文献に記載された構成は、風上と風下の温度差を低減するヒートパイプを冷却風の方向つまり進行方向と平行に風上から風下まで冷却ブロック内の発熱体近傍に埋め込んだものであり、車両の傾斜,加減速によってヒートパイプ内の作動液に偏りが生じても、冷却器全体で分散配置されるように、ヒートパイプを進行方向に分割して並べている。
しかしヒートパイプ配置については素子配置に対応するという記載があるものの、素子ごとに発熱量が異なり、それらの素子の配置によって冷却器内に発熱量の偏りが生じる場合に対応したヒートパイプ配置については具体的に示されておらず、発熱量についてはこれらの素子からなる電力変換装置全体の発熱量に関して開示されているのみである。そのため進行方向に配置した素子の発熱量に偏りが生じる場合、特に進行方向で冷却ブロックの中央部にある素子の発熱量が、冷却ブロックの端部にある素子の発熱量よりも大きい場合、素子近傍にヒートパイプが埋め込まれていたとしても、ヒートパイプの分割位置によっては中央部の素子近傍でヒートパイプがドライアウトを生じ、冷却ブロックを均熱化する効果が無くなり、冷却効率を低下させる問題があった。
しかしヒートパイプ配置については素子配置に対応するという記載があるものの、素子ごとに発熱量が異なり、それらの素子の配置によって冷却器内に発熱量の偏りが生じる場合に対応したヒートパイプ配置については具体的に示されておらず、発熱量についてはこれらの素子からなる電力変換装置全体の発熱量に関して開示されているのみである。そのため進行方向に配置した素子の発熱量に偏りが生じる場合、特に進行方向で冷却ブロックの中央部にある素子の発熱量が、冷却ブロックの端部にある素子の発熱量よりも大きい場合、素子近傍にヒートパイプが埋め込まれていたとしても、ヒートパイプの分割位置によっては中央部の素子近傍でヒートパイプがドライアウトを生じ、冷却ブロックを均熱化する効果が無くなり、冷却効率を低下させる問題があった。
本発明の目的は、冷却ブロックの進行方向に配置した複数の素子の発熱量に偏りが生じる場合において、冷却効率を低下することなく小型な電力変換装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、冷却器内に埋め込んだヒートパイプを進行方向に分割し、分割位置を最大発熱量の高い素子近傍に配置したものである。この構成によれば、例えば、素子の発熱が冷却器中央部に集中した状態では、分割位置前後のヒートパイプそれぞれに中央から両端部への熱輸送路が形成される。一方、冷却器中央部の発熱量の大きい素子群近傍でヒートパイプを分割配置していない構成では、同一のヒートパイプの中に2つの熱輸送路ができ,両者の熱輸送性能の不釣合いに伴う干渉によって性能低下を招くことが問題となるため、本発明によりヒートパイプ1本当たり1つの熱輸送路として複数の独立した熱輸送路に分けることで、ヒートパイプの性能を確実に利用でき冷却効率を向上することができる。
本発明によれば、冷却ブロックの進行方向に配置した複数の素子の発熱量に偏りが生じる構成に対して、冷却器の冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換装置を提供できる。
以下、図を参照して本発明を実施するための第一の形態について説明する。
図4は鉄道車両向けの一般的な電力変換装置を車両に搭載した状態を示す図であり、車両の断面図を示した図である。図4において、電力変換装置は、車体7の床下に吊り下げる形で固定されている。さらに電力変換装置は、密閉筐体6に収納されておりパワーユニット10が密閉筐体の一側面を構成するように構成されている。図4では密閉筐体6の左側面がパワーユニット10が一側面を形成する部分であり、図5では密閉筐体6の底面がパワーユニット10が一側面を形成する部分である。パワーユニット10はパワー半導体モジュール3と冷却ブロック1,冷却フィン2,均熱化ヒートパイプ4からなり、フィルタコンデンサ8,ゲートドライブ9が接続されて電力変換装置が構成されている。
図4において、この電力変換装置のうち、パワーユニット10よりも車両の中央寄りの部分は外部に対して密閉された密閉筐体6に内蔵されているが、冷却ブロック1の外側の面と冷却フィン2は外気にさらされる。
図3は、本発明の一実施例を示すパワーユニットの斜視図を示している。図3において、冷却ブロック1に冷却フィン2が接続されている。冷却ブロックの冷却フィン2の反対側のモジュール取付面14に、後述するIGBTモジュール3a,3cおよびダイオードモジュール3bのようなパワー半導体モジュール3などの発熱体が搭載されている。冷却ブロック1の中には均熱化ヒートパイプ41が埋め込まれており、以下のような均熱化の現象を促進する。
一つは、風上から風下に向けて冷却フィン2の根元の温度が高くなっていく傾向を解消し均熱化を図ることである。車両走行時には進行方向11と逆向きの方向12に冷却風が誘起される。冷却風は風上から風下にかけて、冷却フィン2あるいは冷却ブロック1の表面から熱を受けつつ流れるとともに、冷却フィン2間の圧力損失によってフィン先端から徐々に風が抜けてフィン間の冷却風量が小さくなり、冷却フィン2間の風温が上昇するため、冷却フィン2の根元の温度分布が発生する。
もう一つは、個々のパワー半導体モジュール3の間の発熱量に差がある場合それらの温度差を解消し均熱化することである。
均熱化ヒートパイプ4もしくは41は、金属性の管状容器の内壁にウィックと呼ばれる多孔質物質を配置し、容器内に気液平衡状態の冷媒を封入した構造となっており、例えば容器として銅、冷媒として水が封入される。電力変換装置に通電し、パワー半導体モジュール3が発熱すると、均熱化ヒートパイプ4の温度が高い部分で液体の内部冷媒が潜熱として周囲の熱を奪って蒸発し蒸気となり、温度の低い部分へ蒸気が輸送される。温度の低い部分では輸送された蒸気が冷却され、凝縮して元の液体の冷媒に戻り周囲に潜熱を放熱する。液体の冷媒はウィックの毛細管力あるいは重力により、温度の低い部分から高い部分へ還流する。このように、均熱化ヒートパイプ4は、内部冷媒が相変化を伴って循環を繰り返すことにより、温度が高い部分から低い部分へ熱を輸送しており、冷媒の潜熱による輸送であるため冷却ブロックに用いられる金属に比べて非常に小さい温度差で熱輸送でき、冷却ブロックの均熱化を図ることができる。一方、均熱化ヒートパイプ4は液体冷媒がうまく還流できなくなると機能しなくなる。
図3において、均熱化ヒートパイプ41,41は進行方向11に対し、中央部のパワー半導体モジュール3c,3cの間で2分割された状態となっている。また、均熱化ヒートパイプ41は、ヒートパイプの長手方向が冷却風の流れ方向と平行となるように配置されており、さらに複数の均熱化ヒートパイプ41がヒートパイプの長手方向(車両の進行方向)と平行に並べられる。図2は本発明の一実施例を示すパワーユニットの枕木方向断面図であり、図1は本発明の一実施例を示すパワーユニットの進行方向断面図である。
本発明の実施例では、進行方向11に対して発熱量に分布がある場合、特に、進行方向11に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール3が集中する場合に、中央部のパワー半導体モジュール3c近傍以外の箇所で分割している構造、あるいは分割無しで均熱化ヒートパイプ4を配置し均熱化を図った構造と比較して冷却効率を向上させることが可能となる。本構造の具体的な冷却効率の向上について図6,図7を用いて説明する。
図6は、冷却風方向12にあわせたパワー半導体モジュール3の発熱量分布を上段に示し、パワー半導体モジュール3の取付面14の温度分布を中段に示し、冷却器の構造を下段に示した図である。この中で、発熱量の分布は、冷却風方向12に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール3c,3cが位置している。このような発熱量分布は例えば3レベルのインバータもしくはコンバータ回路構成にて発生する。
図7には、そのような3レベルのインバータもしくはコンバータの1相分の主回路の回路図を示す。図6のモジュールに対応する回路記号に同符号を記す。図7において、3a,3cはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子とダイオード素子を逆向き並列に接続したIGBTモジュール、3bはクランプダイオードのダイオードモジュール、8はフィルタコンデンサを示している。なお本書では3a,3b,3cをまとめてパワー半導体モジュール3と称している。また図7に示す回路で正極端子P,負極端子Nの間の直流と交流入出力端子13との電力変換を行う。4つのIGBTモジュール3a,3cは直流の正極端子Pと負極端子Nの間に直列に接続される。2つのIGBTモジュール3aは直流の正極端子Pに接続されるモジュールと負極端子Nと接続されるモジュールである。2つのIGBTモジュール3cは、一方側でIGBTモジュール3aと接続し、他方側で交流入出力端子13と接続されている。ダイオードモジュール3bは、IGBTモジュール3aと3cの接続点と、2つのフィルタコンデンサ8の接続点である中性点と、の間に接続される。
このとき3aに比べて3cの方が、IGBT素子のコレクタ〜エミッタ間の電流通電時間が長くなり損失が大きくなるため、図6のような発熱量の分布が発生する。つまり、IGBTモジュール3cの最大発熱量はIGBTモジュール3aの最大発熱量よりも大きくなる。
図6(A)が冷却ブロック1内に均熱化ヒートパイプ4が挿入されていない構造、図6(B)が均熱化ヒートパイプ40が進行方向に対し分割無しで構成されている構造、図6(C)が、均熱化ヒートパイプ41,41が進行方向に対し中央部のパワー半導体モジュール3c,3cの間で分割されている構造の各々の特性を示している。
図6(A)において、均熱化ヒートパイプ4が無い構成では、パワー半導体モジュール3の取付面14の温度分布は冷却風方向12に対し中央部に位置するパワー半導体モジュール3cの風下側の温度が高くなる傾向にある。
これを改善するため、図6(B)において分割無しの均熱化ヒートパイプ40を冷却風方向12に挿入する構成では、進行方向の発熱量が高いパワー半導体モジュール3cのうち、風下側が均熱化ヒートパイプ40の高温部となり、図6(B)中の冷却風向の上下端部に向かって2つの熱輸送路あるいは冷媒循環回路が構成されることになる。これら2つの冷媒循環回路のうち、風上側の方が高温部と低温部の温度差が大きいため、冷媒の凝縮量すなわち熱輸送量が比較的多くなる。風上側の冷媒循環回路において、均熱化ヒートパイプ40中央の2つのパワー半導体モジュール3c,3cでは冷媒が蒸発し、風上側の半導体モジュール3a,3b側では冷媒が凝縮し、風上側からパワー半導体モジュール3c,3cに向かって冷媒が還流することになる。ここでパワー半導体モジュール3c,3cの発熱量が比較的大きく冷媒の蒸発量が還流量を上回ると、凝縮液の冷媒が還流する途中でほとんど蒸発して、均熱化ヒートパイプ40内壁が乾いてしまうドライアウト5が発生する。風下側の冷媒循環回路でも液体冷媒が風下側からパワー半導体モジュール3cに向かって還流するが風上側の還流量よりも少ないためドライアウト5は解消されない。その結果、図6(B)の温度分布のように風下側のパワー半導体モジュール3cの温度が大幅に高くなる。
このとき図6(C)の本実施例を示す図において、均熱化ヒートパイプ40を進行方向に対して中央部のパワー半導体モジュール3c,3cの間で分割して、均熱化ヒートパイプ41,41とすることにより、上述の左右2つの冷媒循環回路および2つのパワー半導体モジュール3c,3cをそれぞれのヒートパイプ41,41に分けることができ、均熱化ヒートパイプ40内でのドライアウト5を解消し、均熱化ヒートパイプ41による冷却ブロック1の均熱効果を得ることができる。
上記のような構成にすることにより、進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる構成の冷却器において、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。本発明は、中央部の発熱量と端部の発熱量の差が大きくヒートパイプの直径や数を増やすことができない制限を持った状態において特に有効である。
次に、本発明を実施するための第2の形態について説明する。
図8は、本発明の第2の実施の形態例を示すパワーユニットの斜視図を示している。本発明の第2の実施の形態例を示すパワーユニットの枕木方向断面図および進行方向断面図はそれぞれ図1,図2と同様である。図8において、冷却ブロック1の冷却フィン2の反対側のモジュール取付面14に、パワー半導体モジュール3などの発熱体が搭載されている。冷却ブロック1の中には均熱化ヒートパイプ42,43が埋め込まれている。
図8において、均熱化ヒートパイプ42,43は冷却風方向12に対し、中央部のパワー半導体モジュール3cと、その隣のパワー半導体モジュール3bの間で分割されている。この分割位置は、冷却風方向12の風上側と風下側の2箇所存在する。風上側で分割した均熱化ヒートパイプ42,43の組み合わせを第一の組み合わせ、風下側で分割した均熱化ヒートパイプ43,42の組み合わせを第二の組み合わせとすると、第一と第二の組み合わせを枕木方向に交互に並べた構成となっている。本発明の第2の実施例では、発熱量に分布がある場合、特に、冷却風方向12に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール3が集中する場合に、中央部のパワー半導体モジュール3c近傍以外の箇所で分割している、あるいは分割無しで均熱化ヒートパイプ4を配置し均熱化を図った構造に対し冷却効率を向上することができる。本構造の具体的な冷却効率の向上について図9を用いて説明する。
図9において、冷却風方向12にあわせたパワー半導体モジュール3の発熱量分布を上段に、パワー半導体モジュール3の取付面14の温度分布を中段に、冷却器の構造を下段に示している。この中で、発熱量の分布は、冷却風方向12に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール3c,3cが位置している。
図9(A)(B)は、それぞれ図6(A)(B)と同様である。図9(C)は、均熱化ヒートパイプ40が中央部のパワー半導体モジュール3cと、その隣のパワー半導体モジュール3bの間で分割されている構造で、分割位置が冷却風方向12の風上側と風下側の両方について、各々の特性を示している。
図9(A)(B)は、本発明の第1の実施の形態例における図6(A)(B)と同様にパワー半導体モジュール3cの風下側の温度が高くなる傾向にある。特に図9(B)では風下側のパワー半導体モジュール3cの温度が大幅に高くなる。
このとき図9(C)の本実施例を示す図において、均熱化ヒートパイプ40を、中央部のパワー半導体モジュール3cと、その隣のパワー半導体モジュール3bの間で、均熱化ヒートパイプ42,43に分割し、分割位置を冷却風方向12の風上側と風下側としたものを冷却風方向12と平行に組み合わせることにより、図9(B)の左右2つの冷媒循環回路を前後のヒートパイプに分けることができ、均熱化ヒートパイプ40内でのドライアウト5を解消し、均熱化ヒートパイプ42,43による冷却ブロック1の均熱効果を得ることができる。
上記のような構成にすることにより、本発明の第1の実施の形態と同様の作用,効果を得ることができ、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。
なお、本発明における第1および第2の実施の形態においては、3レベルのインバータもしくはコンバータ回路を例としているが、パワー半導体モジュール3b(クランプダイオード)とパワー半導体モジュール3c(IGBTモジュール)を一体化した他の3レベル回路でも、外側よりも内側のパワー半導体モジュール素子の発熱量が大きくなる配置となり、本発明における実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
本発明の第3,第4の実施例として、そのような他の3レベルのインバータもしくはコンバータに本発明を適用した例を示す。
まず本発明の第3の実施例について、図10,図11を用いて説明する。
図10には他の3レベルのインバータもしくはコンバータ回路を用いたパワーユニットの斜視図を示している。また、図11には他の3レベルのインバータもしくはコンバータ回路の1相分の主回路の回路図を示す。図10のモジュールに対応する回路記号に同符号を記す。
図11では、図7の3レベル回路のパワー半導体モジュール3b(クランプダイオード)とパワー半導体モジュール3c(IGBTモジュール)を機能的に一体化したパワー半導体モジュール3c′(IGBTモジュール)が用いられている。2個のIGBTモジュール3aは、直流の正極端子Pと交流入出力端子13の間に接続されるIGBTモジュール、および直流の負極端子Nと交流入出力端子13の間に接続されるIGBTモジュールである。2つのIGBTモジュール3c′は互いに逆向きに接続され、一端を2つのフィルタコンデンサ8の接続点である中性点に接続され、他端を交流入出力端子13に接続されている。
図11に示す回路で正極端子P,負極端子Nの間の直流と交流入出力端子13との電力変換を行う。このとき3aに比べて3c′の方が、IGBT素子のコレクタ〜エミッタ間の電流通電時間が長くなり損失が大きくなる。
したがって、上記のような構成とすることによって、本発明の第1の実施の形態と同様に、冷却器の進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きく、均熱化ヒートパイプ41,41が冷却風方向12に対し中央部のパワー半導体モジュール3c,3cの間で2分割されている構成となることから、本発明の第1の実施の形態と同様の作用,効果を得ることができ、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。
次に本発明の第4の実施例について、図11,図12を用いて説明する。
図12には本発明の第4の実施形態の例を示すパワーユニットの斜視図を示している。
図12において、均熱化ヒートパイプ4は冷却風方向12に対し、中央部のパワー半導体モジュール3cと、その隣のパワー半導体モジュール3aの間で分割されている。この分割位置は、冷却風方向12側の風上側と風下側の2箇所存在する。風上側で分割した均熱化ヒートパイプ42,43の組み合わせを第一の組み合わせ、風下側で分割した均熱化ヒートパイプ43,42の組み合わせを第二の組み合わせとすると、第一と第二の組み合わせを枕木方向に交互に並べた構成となっている。また、図11で示される新3レベル回路ではパワー半導体モジュール3aに比べて3c′の方が損失が大きい。
図12において、均熱化ヒートパイプ4は冷却風方向12に対し、中央部のパワー半導体モジュール3cと、その隣のパワー半導体モジュール3aの間で分割されている。この分割位置は、冷却風方向12側の風上側と風下側の2箇所存在する。風上側で分割した均熱化ヒートパイプ42,43の組み合わせを第一の組み合わせ、風下側で分割した均熱化ヒートパイプ43,42の組み合わせを第二の組み合わせとすると、第一と第二の組み合わせを枕木方向に交互に並べた構成となっている。また、図11で示される新3レベル回路ではパワー半導体モジュール3aに比べて3c′の方が損失が大きい。
したがって、上記のような構成とすることによって、本発明の第2の実施の形態と同様の作用,効果を得ることができ、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。
なお、本発明における実施の形態においては、冷却風に走行風を利用したものを例としているが、ブロアによる強制風冷でも本発明における実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本発明における各実施の形態においては、均熱化ヒートパイプ4あるいは40〜43を冷却ブロック1の中に挿入する構造としているが、均熱化ヒートパイプ4あるいは40〜43が冷却風方向12に平行に配置され、冷却ブロック1に熱的に接触する構成、例えば、冷却ブロック1のパワー半導体モジュール3の取付面14あるいは冷却フィン2取り付け面の冷却風方向12に平行に設けられた溝に、均熱化ヒートパイプ4あるいは40〜43を埋設する構成としても、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、上述した各実施例においては、冷却ブロック1の中央に他の素子よりも発熱量の大きい素子を配置した構成を例に挙げたが、他の素子よりも発熱量の大きい素子が冷却ブロックの中央以外に配置された構成においても、均熱化ヒートパイプをその発熱量の大きい素子の近傍で分割した構成とすることにより、本発明の効果を奏することができる。
さらに、上述した各実施例においては、均熱化ヒートパイプを2分割した構成を例に挙げて説明したが、他の素子よりも発熱量の大きい素子が冷却風方向に複数箇所配置される場合は、均熱化ヒートパイプを2つ以上に分割しても良い。
さらに、上述した各実施例においては、走行風により冷却を行う実施例を示したが、ブロアによる強制風冷却方式にも本発明は適用可能である。
1 冷却ブロック
2 冷却フィン
3 パワー半導体モジュール
3a,3c IGBTモジュール
3b ダイオードモジュール
4,40〜43 均熱化ヒートパイプ
5 ドライアウト
6 密閉筐体
7 車体
8 フィルタコンデンサ
9 ゲートドライブ
10 パワーユニット
11 進行方向
12 冷却風方向
13 交流入出力端子
14 モジュール取付面
P 正極端子
N 負極端子
2 冷却フィン
3 パワー半導体モジュール
3a,3c IGBTモジュール
3b ダイオードモジュール
4,40〜43 均熱化ヒートパイプ
5 ドライアウト
6 密閉筐体
7 車体
8 フィルタコンデンサ
9 ゲートドライブ
10 パワーユニット
11 進行方向
12 冷却風方向
13 交流入出力端子
14 モジュール取付面
P 正極端子
N 負極端子
Claims (11)
- 複数の発熱素子と一方側の面で接続した冷却ブロックと、前記冷却ブロックの他方側の面に配置された冷却フィンと、を備え、前記発熱素子で発生した熱を前記冷却ブロックを介して前記冷却フィンから冷却風へ放熱する冷却装置において、
前記複数の発熱素子は、最大発熱量が異なる複数の発熱素子であり、
前記冷却ブロックに接触して配置される均熱化ヒートパイプは、最大発熱量の比較的大きな前記発熱素子の近傍で分割されていることを特徴とする冷却装置。 - 請求項1に記載の冷却装置において、
前記ヒートパイプは、長手方向に平行に複数配置したことを特徴とする車両用電力変換装置。 - 冷却ブロックに熱的に接続され、冷却風の流れ方向に複数個配置されたパワー半導体モジュールと、
前記冷却ブロックに熱的に冷却風の流れ方向に沿って配置された冷却フィンと、
冷却ブロックに配置されて前記複数のパワー半導体モジュール間の温度分布を均熱化するヒートパイプと、を備え、
前記複数のパワー半導体モジュールは、第1のモジュールと、前記第1のモジュールよりも最大発熱量の大きな第2のモジュールとを有し、
前記ヒートパイプは、前記第2のモジュールの近傍で分割されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
前記複数のパワー半導体モジュールは、2個のダイオードモジュールと、正極と負極間に直列に接続された4個のIGBTモジュールと、を有し、3レベル電力変換装置の主回路を構成しており、
前記第2のモジュールは、交流入出力端子に接続された前記IGBTモジュールであることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項3に記載の電力変換装置において、
直流の正極端子と負極端子の間に直列に接続された2個のフィルタコンデンサを備え、 前記第1のモジュールは、直流の正極端子と負極端子の間に直列に接続された2個のIGBTモジュールであり、
前記第2のモジュールは、交流入出力端子と前記2個のフィルタコンデンサの接続点との間に互いに逆向きに直列接続されたIGBTモジュールであることを特徴とする電力変換装置。 - 冷却ブロックに熱的に接続され車両の進行方向に複数個配列されたパワー半導体モジュールと、前記冷却ブロックに進行方向と平行に冷却のための冷却フィンが接続され、パワー半導体モジュールの温度分布を均熱化するためのヒートパイプが前記冷却ブロックに埋め込まれ、前記パワー半導体モジュールのうち前記冷却ブロックにおける進行方向の前部に位置する第1の素子群並びに後部に位置する第2の素子群並びに中央部に位置する第3の素子群からなる車両用電力変換装置において、
前記第3の素子群は、他の素子群に比べて最大発熱量が大きい素子群であり、
前記ヒートパイプを前記第3の素子群が配置されている位置で進行方向に対し分割したことを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項6に記載の車両用電力変換装置において、
ヒートパイプを第1と第3の素子群もしくは第2と第3の素子群の間で分割し挿入したことを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項6乃至請求項7のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
分割された前記ヒートパイプを進行方向に平行に複数配置したことを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
前記第1と前記第3の素子群の間に第4の素子群が配置され、第2と第3の素子群の間に第5の素子群が配置されたことを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項6乃至9のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
前記車両用電力変換装置は、2個のダイオードモジュールと、正極と負極間に直列に接続された4個のIGBTモジュールと、を有する3レベル電力変換装置であり、
前記冷却ブロックにおける前記第3の素子群は、交流入出力端子と接続された前記パワー半導体モジュールであることを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記車両用電力変換装置は、前記請求項6乃至9のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
直流の正極端子と負極端子の間に直列に接続された2個のフィルタコンデンサを備え、 前記車両用電力変換装置は、正極と負極間に直列に接続された2個のIGBTモジュールと、交流入出力端子と前記2個のフィルタコンデンサの接続点の間に互いに逆向きに直列接続された2個のIGBTモジュールと、を有する3レベル電力変換装置であり、
前記冷却ブロックにおける中央部に位置する前記第3の素子群は、交流入出力端子と前記2個のフィルタコンデンサの接続点との間に互いに逆向きに直列接続された2個のIGBTモジュールであることを特徴とする車両用電力変換装置。
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JP2010218056A JP2012075251A (ja) | 2010-09-29 | 2010-09-29 | 冷却装置および電力変換装置,車両用電力変換装置 |
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JP2010218056A JP2012075251A (ja) | 2010-09-29 | 2010-09-29 | 冷却装置および電力変換装置,車両用電力変換装置 |
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2010
- 2010-09-29 JP JP2010218056A patent/JP2012075251A/ja active Pending
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WO2018179031A1 (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | 三菱電機株式会社 | 車両用電力変換装置 |
JPWO2018179031A1 (ja) * | 2017-03-27 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | 車両用電力変換装置 |
US11348850B2 (en) | 2017-03-27 | 2022-05-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Vehicle power conversion device |
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